地下管路通道的掘进设备及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种地下管路通道的掘进设备及其施工方法，包括掘进系统和完井系统，掘进系统包括移动工作平台、遥控运渣车，所述完井系统包括套管安装机器人和设置在所述移动工作平台后部的混凝土填充装置。采用本发明提供的地下管路通道的掘进设备及其施工方法，结构和施工方法新颖，易于实现，整个设备集成化和智能化程度高，操作简单便捷，形成的地下管路通道结构稳固，能够用于放置和保护高压电缆、通信光缆等线路，避免其日晒雨淋，遭受腐蚀或损伤，本发明具有较高的智能化和集成化水平，人工操作简单，且由于支撑套管安装及时，极大减小了通道壁发生意外垮塌的可能性。
【专利说明】
地下管路通道的掘进设备及其施工方法
技术领域
[0001]本发明属于钻进机械技术领域，具体涉及一种地下管路通道的掘进设备及其施工方法。
【背景技术】
[0002]随着经济社会的发展，人们生活的方方面面已经离不开电、通信和网络等，可是在地貌复杂的地区，尤其是山区，受地形条件限制，通常难以架设高压电缆、通信光缆等，即便克服困难，在地面以上搭设高压电缆，但是由于其暴露在外，可能受到泥石流摧毁电杆威胁，也受到烈日、暴风和暴雨等侵蚀，极易被损坏，暴风雪冰冻天气会造成大面积断电，并且，高空的高压线缆妨碍低空飞行，也对周边野生动植物造成不利影响，改变生态平衡，进而影响生态环境。解决以上问题成为当务之急。
【发明内容】
[0003]为解决以上技术问题，本发明提供一种在地下的高压电缆、通信光缆等线缆提供容置空间的地下管路通道的掘进设备及其施工方法。
[0004]为实现上述目的，本发明技术方案如下:
[0005]—种地下管路通道的掘进设备，包括掘进系统和完井系统，其中，掘进系统包括移动工作平台和遥控运渣车，在该移动工作平台的前部设有钻头，在所述移动工作平台上设有渣土传输机构，用于将钻进产生的土石碎块输送至后方的遥控运渣车内；所述完井系统设置在移动工作平台的后部，其用于安装支撑套管，并在该支撑套管的外壁和通道壁之间填充混凝土。
[0006]采用以上结构，通过掘进系统钻进形成地下管路通道，然后通过完井系统安装支撑套管，并在该支撑套管的外壁和通道壁之间填充混凝土，固定支撑套管，整个设备集成化和智能化程度高，操作简单便捷，形成的地下管路通道结构稳固，能够用于放置和保护高压电缆、通信光缆等线路。
[0007]作为优选:所述完井系统包括套管安装机器人和设置在所述移动工作平台后部的混凝土填充装置。采用以上结构，套管安装机器人用于安装支撑套管，混凝土填充装置用于在安装好的支撑套管外壁和通道壁之间填充混凝土。
[0008]作为优选:所述钻头包括上下分布的旋挖钻头和铣挖钻头，其中，旋挖钻头的位置相对于铣挖钻头更靠前。采用以上结构，使地下管路通道的截面形状和支撑套管的截面形状相同。
[0009]作为优选:所述套管安装机器人包括行走机构和设置在该行走机构上的机械臂，在该机械臂的前端设置有抓取结构。采用以上结构，结构易于实现，便于支撑套管的运送与安装。
[0010]作为优选:在所述混凝土填充装置靠近所述支撑套管的一侧面设有至少两个混凝土喷头。采用以上结构，支撑套管的外壁和通道壁之间填充满混凝土，将支撑套管固定。[0011 ] 一种地下管路通道的施工方法，按照以下步骤进行:
[0012]S1:从地表分别竖直向下钻进至设计深度形成第一直井和第二直井；
[0013]S2:将掘进系统、完井系统和支撑套管置入第二直井的井底；
[0014]S3:启动移动工作平台前部的旋挖钻头和铣挖钻头，朝着第一直井的井底方向水平钻进，同时渣土传输机构不断收集钻进产生的土石碎块，并将其输送至位于移动工作平台后方的遥控运渣车内；
[0015]S4:遥控运渣车装满土石碎块后返回第二直井，倾倒土石碎块后返回继续装载土石碎块；
[0016]S5:掘进系统钻进一段距离后停止工作，移动工作平台回到第二直井内，套管安装机器人在水平井内安装支撑套管，完成后返回第二直井；
[0017]S6:重复S3?S5，直到水平井连通第一直井和第二直井为止；
[0018]S7:通过混凝土填充装置向支撑套管的外壁和通道壁之间填充混凝土，紧固支撑套管。
[0019]采用以上方案，能够在地下挖掘出一条管路通道，用于放置高压电缆、通信光缆等线路，避免其日晒雨淋，遭受腐蚀或损伤，该方案具有较高的智能化和集成化水平，人工操作简单，且支撑套管安装及时，极大减小了通道壁发生意外垮塌的可能性。
[0020]作为优选:步骤S4中，倾倒在第二直井中的土石碎块采用升降机将其运出。采用以上方案，简单易行。
[0021]作为优选:所述支撑套管的下部设有向外凸出的槽状结构。采用以上结构，既能够使待安装的支撑套管从已安装的支撑套管中穿过，又便于套管安装时的对接和限位，又用于放置特殊形状的线缆。
[0022]作为优选:所述支撑套管为分段式结构，相邻两根支撑套管之间通过卡扣结构连接。采用以上结构，结构简单可靠，而且便于支撑套管连接。
[0023]作为优选:步骤S5中，套管安装机器人在第二直井内将待安装的支撑套管调整姿态后穿过已安装的支撑套管，然后套管安装机器人再次调整待安装的支撑套管的姿态，使其与已安装的支撑套管进行对接安装。采用以上方案，使待安装的支撑套管能够从已安装的支撑套管中穿过，实现边掘进支撑套管边安装，极大减小了通道壁发生意外垮塌的可能性。
[0024]有益效果:采用本发明提供的地下管路通道的掘进设备及其施工方法，结构和施工方法新颖，易于实现，整个设备集成化和智能化程度高，操作简单便捷，形成的地下管路通道结构稳固，能够用于放置和保护高压电缆、通信光缆等线路，避免其日晒雨淋，遭受腐蚀或损伤，本发明具有较高的智能化和集成化水平，人工操作简单，且由于支撑套管安装及时，极大减小了通道壁发生意外垮塌的可能性。
【附图说明】
[0025]图1为本发明掘进系统工作过程的示意图；
[0026]图2为本发明完井系统工作过程的示意图；
[0027]图3为混凝土填充装置的结构示意图；
[0028]图4为支撑套管的结构示意图；
[0029]图5为支撑套管安装平面示意图；
[0030]图6为支撑套管安装立体示意图；
[0031 ]图7为本发明地下管路通道的施工方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
[0033]如图1和图2所示，一种地下管路通道的掘进设备，包括掘进系统I和完井系统2。掘进系统I包括移动工作平台11和遥控运渣车12，在该移动工作平台11的前部设有钻头13，在所述移动工作平台11上设有渣土传输机构14，用于将钻进产生的土石碎块输送至后方的遥控运渣车12内；所述完井系统2所述完井系统2包括套管安装机器人21和设置在所述移动工作平台11后部的混凝土填充装置22，所述套管安装机器人21包括行走机构211和设置在该行走机构211上的机械臂212，该机械臂212具有4个自由度，S卩X轴、Y轴、叾轴和旋转，在机械臂212的前端设置有抓取结构212a，该套管安装机器人21的抓取结构212a用于安装支撑套管3，在所述混凝土填充装置22靠近所述支撑套管3的一侧面设有二十个混凝土喷头221，混凝土喷头221向在该支撑套管3的外壁和通道壁之间填充混凝土，使支撑套管3紧固。
[0034]请参见图4，所述支撑套管3的下部设有向外凸出的槽状结构，即支撑套管3的切面上半部为圆形，下半部为方形或长方形，既能够使待安装的支撑套管从已安装的支撑套管中穿过，又便于套管安装时的和限位，又可用于放置特殊形状的线缆。所述支撑套管3为分段式结构，相邻两根支撑套管3之间通过卡扣结构(图中未示出)连接。
[0035]请参见图1和图2，钻头13包括上下分布的旋挖钻头131和铣挖钻头132，其中，旋挖钻头131的位置相对于铣挖钻头132更靠前，使掘进形成的地下管路通道的形状与支撑套管3的形状相同。
[0036]请参见图1、图2、图5和图6和图7，一种地下管路通道的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行:
[0037]S1:从地表分别竖直向下钻进至设计深度形成第一直井31和第二直井32;
[0038]S2:将掘进系统1、完井系统2和支撑套管3置入第二直井32的井底；
[0039]S3:启动移动工作平台11前部的旋挖钻头131和铣挖钻头132，朝着第一直井31的井底方向水平钻进，同时渣土传输机构14不断收集钻进产生的土石碎块，并将土石碎块输送至位于移动工作平台11后方的遥控运渣车12内；
[0040]S4:遥控运渣车12装满土石碎块后返回第二直井32，倾倒土石碎块后返回继续装载土石碎块，倾倒在第二直井32中的土石碎块采用升降机将其运出；
[0041 ] S5:掘进系统I钻进一段距离后停止工作，移动工作平台11回到第二直井32内，套管安装机器人21在水平井33内安装支撑套管3，即套管安装机器人21安装完第一根支撑套管3后，返回第二直井32内将待安装的支撑套管3先沿轴向向上或者向下翻转90°，使待安装的支撑套管3上的槽状结构的凸出方向与已安装的支撑套管3的轴向平行，再沿待安装的支撑套管3的径向向上或者向下翻转90°，此时待安装的支撑套管3上的槽状结构的凸出方向与已安装的支撑套管3的轴向平行，且待安装的支撑套管3的开口方向正对槽状结构的两侧槽壁(如图6所示)，然后套管安装机器人21夹持着待安装的支撑套管3穿过已安装的支撑套管3，然后将待安装的支撑套管3翻转回原姿态，即待安装的支撑套管3与已安装的支撑套管3姿态完全一致，最后二者进行对接安装，完成后套管安装机器人21返回第二直井32;
[0042]S6:重复S3?S5，直到水平井33连通第一直井31和第二直井32为止；
[0043]S7:通过混凝土填充装置22向支撑套管3的外壁和通道壁之间填充混凝土，紧固支撑套管3。
[0044]最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种地下管路通道的掘进设备，其特征在于:包括掘进系统(I)和完井系统(2)，其中，掘进系统(I)包括移动工作平台(11)和遥控运渣车(12)，在该移动工作平台(11)的前部设有钻头(13)，在所述移动工作平台(11)上设有渣土传输机构(14)，用于将钻进产生的土石碎块输送至后方的遥控运渣车(12)内； 所述完井系统(2)设置在移动工作平台(11)的后部，其用于安装支撑套管(3)，并在该支撑套管(3)的外壁和通道壁之间填充混凝土。2.根据权利要求1所述的地下管路通道的掘进设备，其特征在于:所述完井系统(2)包括套管安装机器人(21)和设置在所述移动工作平台(11)后部的混凝土填充装置(22)。3.根据权利要求1或2所述的地下管路通道的掘进设备，其特征在于:所述钻头(13)包括上下分布的旋挖钻头(131)和铣挖钻头(132)，其中，旋挖钻头(131)的位置相对于铣挖钻头(132)更靠前。4.根据权利要求2所述的地下管路通道的掘进设备，其特征在于:所述套管安装机器人(21)包括行走机构(211)和设置在该行走机构(211)上的机械臂(212)，在该机械臂(212)的前端设置有抓取结构(212a)。5.根据权利要求2或4所述的地下管路通道的掘进设备，其特征在于:在所述混凝土填充装置(22)靠近所述支撑套管(3)的一侧面设有至少两个混凝土喷头(221)。6.一种地下管路通道的施工方法，其特征在于，按照以下步骤进行: S1:从地表分别竖直向下钻进至设计深度形成第一直井(31)和第二直井(32); S2:将掘进系统(I)、完井系统(2)和支撑套管(3)置入第二直井(32)的井底； S3:启动移动工作平台(11)前部的旋挖钻头(131)和铣挖钻头(132)，朝着第一直井(31)的井底方向水平钻进，同时渣土传输机构(14)不断收集钻进产生的土石碎块，并将其输送至位于移动工作平台(11)后方的遥控运渣车(12)内； S4:遥控运渣车(12)装满土石碎块后返回第二直井(32)，倾倒土石碎块后返回继续装载土石碎块； S5:掘进系统(I)钻进一段距离后停止工作，移动工作平台(11)回到第二直井(32)内，套管安装机器人(21)在水平井(33)内安装支撑套管(3)，完成后返回第二直井(32); S6:重复S3?S5，直到水平井(33)连通第一直井(31)和第二直井(32)为止； S7:通过混凝土填充装置(22)向支撑套管(3)的外壁和通道壁之间填充混凝土，紧固支撑套管(3)。7.根据权利要求6所述的地下管路通道的施工方法，其特征在于:步骤S4中，倾倒在第二直井(32)中的土石碎块采用升降机将其运出。8.根据权利要求6或7所述的地下管路通道的掘进设备，其特征在于:所述支撑套管(3)的下部设有向外凸出的槽状结构。9.根据权利要求8所述的地下管路通道的掘进设备，其特征在于:所述支撑套管(3)为分段式结构，相邻两根支撑套管(3)之间通过卡扣结构连接。10.根据权利要求8所述的地下管路通道的施工方法，其特征在于:步骤S5中，套管安装机器人(21)在第二直井(32)内将待安装的支撑套管(3)调整姿态后穿过已安装的支撑套管(3)，然后套管安装机器人(21)再次调整待安装的支撑套管(3)的姿态，使其与已安装的支撑套管(3)进行对接安装。
【文档编号】E21D9/10GK105840204SQ201610340306
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】左红
【申请人】左红